热敏电阻温度控制系统设计毕业论文_自动化毕业设计

热敏电阻温度控制系统设计毕业论文

2021-04-15更新

摘 要

随着社会的进步,对温度的控制在工业生产和日常生活中越来越受到重视。所以,及时检测温度并且进行控制就显得尤其重要。在这样的情况下,就需要一种既检测及时精度又高的温度控制系统。目前,主要的温度控制有单片机控制温度、PLC控制温度等,这些方式各有各的优点和缺点。

本设计是用单片机控制的利用热敏电阻的温度控制系统。利用热敏电阻来采集温度,依据热敏电阻的阻值随温度变化的特性,通过电桥电路得到在不同的温度下对应的电压信号,再经过放大电路后对信号进行适当的放大,经过模数转换,然后再由单片机算出温度的值。最后,再由数码管显示出当时实际的温度。该系统的温度测量范围为0-100℃,而精度为0.1℃,当温度超过设定值时会使用蜂鸣器报警。温度的控制分为加热和降温两部分,由单片机进行判断来选择哪种控制方式。

关键词:热敏电阻;AD转换;单片机

Thermistor temperature control system design

ABSTRACT

with the development of the society, temperature control is gaining more and more attention in industrial development and daily life. Therefore, timely detection and control of temperature is particularly important. In this case, a real-time and high precision temperature control system is needed. At present, the main temperature control methods are single chip microcomputer temperature control, PLC temperature control, etc. Each method has its own advantages and disadvantages.

This design is a temperature control system using a thermistor controlled by a single chip microcomputer. Using a thermal resistor to collect temperature, according to the change of thermal resistor resistance with temperature, obtain corresponding voltage signals at different temperatures through the bridge circuit. After amplification, the signal is amplified. After analog to digital conversion. And then calculate the value of the temperature by the microcontroller. Finally, the digital tube shows the actual temperature at that time. Temperature measurement range of this system is 0-100°C, with an accuracy of 0.1°C. The buzzer alarm will be used when the temperature exceeds the set value. Temperature control is divided into heating and cooling two parts, judging from the microcontroller to select the control method.

Key words: thermal resistor ; AD conversion ;Single chip

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

目录 III

1 绪论 – 1 –

1.1 课题研究的背景和意义 – 1 –

1.2 国内外研究现状 – 1 –

1.2.1 国外研究现状 – 1 –

1.2.2 国内研究现状 – 1 –

1.3 本论文研究的内容及各章节的安排 – 2 –

2 热敏电阻温度控制系统总体方案设计 – 4 –

2.1系统的设计要求 – 4 –

2.2 系统设计方案选择 – 4 –

2.2.1 系统方案选择 – 4 –

2.2.2 温度采集方案选择 – 5 –

2.3 系统的整体方案设计 – 6 –

3 硬件电路设计 – 7 –

3.1 系统主要芯片的选定 – 7 –

3.1.1 主控芯片选型 – 7 –

3.1.2 热敏电阻选型 – 8 –

3.1.3 A/D转换器选型 – 9 –

3.1.4 温度显示器选型 – 9 –

3.2 硬件电路 – 10 –

3.2.1 温度采集模块设计 – 10 –

3.2.2 A/D转换模块设计 – 11 –

3.2.3 温度显示模块设计 – 11 –

3.2.4 温度报警模块设计 – 12 –

3.2.5 温度控制模块设计 – 13 –

3.2.6 复位电路和晶振电路设计 – 14 –

3.2.7 按键电路设计 – 14 –

4 系统软件设计 – 16 –

4.1 系统主程序设计 – 16 –

4.2 温度控制设计 – 16 –

4.3 A/D转换设计 – 17 –

4.4 温度显示设计 – 18 –

4.5 按键程序设计 – 19 –

5 电路仿真 – 21 –

5.1 温度显示部分仿真结果 – 21 –

5.2 温度控制部分仿真结果 – 21 –

5.3 温度报警部分仿真 – 23 –

总结与展望 – 25 –

致 谢 – 26 –

参考文献 – 27 –

附录一:仿真图及电路图 – 28 –

附录二:程序 – 29 –

1 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

现如今,温度的检测和控制在纺织、林业、化工等行业,以及各种房屋和气象等方面有广泛的应用。因此,对这些领域进行有效的实时监测显得很有必要。现在国际上的温度测控系统正在由集成化向智能化以及网络化的方向飞速的发展,低消耗、可靠性高、性价比高的温控系统越来越受关注,广泛地应用于工业和生活中,给人们的生活带来了极大的影响[1]。单片机对于计算机的发展史是一个非常重要的标记,它的高集成度、处理速度快、消耗低、抗干扰强、性价比好、高的可靠性、便于产品化等特点,使其在各行各业中被广泛的应用。单片机控制的温度控制系统具有温度读取精度高且性能稳定,而且响应快等优点,集合软件和硬件设计,电路设计简洁方便[2]

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

国外的温度控制研究大概始于20世纪70年代左右。从那时候开始,国外的温度控制系统技术发展迅速,尤其是日、美、德等发达国家的温度控制系统的技术遥遥领先。他们逐渐设计出了功能强大、性能稳定的温度控制系统,而这些温度控制器也被各行各业广泛的使用。他们生产的产品大多具有以下的特点:1.能适应一些复杂温度控制,例如惯性大的系统;2.温度控制器多具有参数的自整定能力;3.控制精度高、抗干扰能力强。4.适用于过程复杂、参数时变的系统;5.普遍采用先进算法,如模糊控制,适用于很大的范围 [3]。如今,国外研究温度控制系统的方向正在朝着精度更高,体积更小的方向迅速的发展[4]

1.2.2 国内研究现状

我国的温度控制研究开始于20世纪80年代左右,与发达国家的水平相比,依然存在着很大的差距。目前,我国温度控制还处于小规模控制,对于工厂化的控制相差甚远。在实际日常生产中,装备的配套能力比较差,时效性以及稳定性也相对较差,软硬件资源也不共享[5]

单片机控制的方式一种是利用纯硬件的闭环控,这种方法虽然速度快但控制精度不高,线路复杂而且操作不太灵活。一种是利用FPGA/CPLD的,与有IP内核的FPGACPLD的控制方式,而且这种控制系统结构更合理,易操作,但是安装、调试困难且价格昂贵。还有一种方式就是配合高精度温度传感器,这种控制方法极为有效的发挥了系统的优势,提高了单片机对于温度的控制效益。

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